Driftsforsterkere - typer, betegnelser, forsterkerskap

Litt historie

Først noen få ord om hva operasjonsforsterkere (op ampere) er. Navnet antyder at noen operasjoner blir utført med deres hjelp. Kan det være et kirurgisk instrument? Ikke i det hele tatt. Dette verktøyet er designet for å utføre forskjellige matematiske operasjoner.

Opprinnelig ble operasjonsforsterkere brukt i analoge datamaskiner (AVM), der informasjon ble representert av kontinuerlige signaler i form av strømmer og spenninger.

Selv om AVM-er nå er en saga blott, analoge signaleroppnådd fra forskjellige sensorer (for eksempel væsketrykk eller rotasjonsvinkelen til gasspedalen) brukes fortsatt veldig mye. Og det er rett og slett ingen steder å gå fra dette.

Oftest konverteres analoge signaler til digitale ved hjelp av for eksempel en ADC, og deres videre behandling blir utført digitalt ved bruk av mikroprosessorer eller mikrokontrollere.

Operasjonsforsterkere for lamper

Først ble fremdeles rør AVMer, matematiske operasjoner på analoge data utført ved hjelp av spesielle kretser, som ble kalt operasjonsforsterkere. Naturligvis var de første driftsforsterkerne rørforsterkere. Deres utseende og diagram er vist på figur 1 og 2.

Figur 1

Figur 2

Utformingen av driftsforsterkeren er tydelig fra figuren: hele kretsen ble satt sammen i ett hus og ganske enkelt satt inn i kontakten ved bruk av en oktal base som en enkelt lampe. Elementbasen, som følger fra figur 2, er et par lamper - doble trioder. Som om bare 4 transistorer.

Operasjonsforsterkere for transistor

Etter fremkomsten av transistorer begynte driftsforsterkere å bli implementert i form av tavler med kontakter, og denne tilstanden fortsatte inntil integrerte kretsløp ble oppfunnet. Dette forbedret den generelle situasjonen noe, fratok kretsen alle "rør" ulemper: høyt strømforbruk og lav pålitelighet på grunn av den begrensede lampetiden. Men transistor op ampere hadde sine ulemper. For det første var dimensjonene deres ganske store, jeg vil mindre.

Integrerte driftsforsterkere

Den første integrerte driftsforsterkeren µA702 ble utviklet i 1963 av Robert Widlar, en ansatt i Fairchild Semiconductor. Enheten inneholdt bare 9 transistorer, men den kostet så mye som $ 300, noe som tillot den å brukes bare i utviklingen for den militære industrien. Men totalt sett var det et stort skritt fremover, et av de største funnene innen elektronikk.

Allerede i 1965 designet Robert Widlar den operative forsterkeren µA709, som kostet mye mindre å produsere, for bare 10 dollar. Og til og med en slik pris tillot ikke den å brukes til husholdningsapparater, men var ganske akseptabel for industriell automatisering osv. oppgaver.

I 1967 sluttet Widlar seg til National Semiconductor, der de under hans ledelse utviklet LM101, som hadde de beste egenskapene. I 1968 ga Fairchild ut µA741, som hadde intern frekvenskorreksjon, noe som gjorde driften enda mer stabil - en operasjonsforsterker med intern korreksjon er ikke utsatt for selveksitasjon.

Som allerede sagt Hovedformålet med driftsforsterkeren er å utføre matematiske operasjoner på analoge variabler representert med spenninger (summering, integrasjon, multiplikasjon, etc.). Men senere ble det klart at op-forsterkeren er et veldig universelt element, og anvendelsen av den er ganske enkelt grenseløs: signalforsterkning, aktive frekvensfiltre, generatorer, komparatorer og mye mer.

Nå produseres driftsforsterkere i slike mengder at det ganske enkelt er umulig å gjøre uten bruk av dem. I tillegg er prisen på disse elektroniske produktene i noen tilfeller veldig lav, og mulighetene er svært høye. Flere driftsforsterkere er allerede plassert i ett tilfelle, mikro-strømforbruk og et veldig lavt nivå av intern støy bringer ekte forsterkere nærmere de ideelle. Alt dette gjør det mulig å bruke driftsforsterkere selv i profesjonelt lydutstyr (flerkanalsmikser), noe som gjør dem ganske enkelt uerstattelige.

Naturligvis er historien til utseendet og utviklingen av operative forsterkere mye lengre og sannsynligvis mer interessant, men for nå vil vi begrense oss til denne informasjonen.

Driftsforsterkersymboler

Eller en historie om trekanter og rektangler

De første trinnene i amatørradio begynner som regel med bruk av diskrete transistorer, som ofte med litt ironi eller tvert imot respekt, erfarne spesialister ganske enkelt kaller "løs". På slike transistorer kan du gjøre nesten hva som helst, men ofte krever dette yrket en ganske høy kvalifikasjon fra utøveren.

Et enkelt eksempel: å stille inn en UMZCH av høy kvalitet kan koste flere sett med kraftige dyre transistorer. For å forhindre at dette skjer, må du ha tilstrekkelig erfaring med å bygge slike enheter, bruke forskjellige verneutstyr i strøm- og lastekretsene. I enkleste tilfelle glødelamper med tilsvarende spenning og effekt.

Mye raskere enn de endelige resultatene på grunnlag av "forsterker" kan oppnås hvis du bruker ULF i den integrerte ytelsen. Bare lagt til noen få motstander, kondensatorer, en strømforsyning, en timbral-blokk, og vær så snill, du har en ferdig forsterker foran deg. Men her vil vi snakke om operative forsterkere, deres bruk i amatørradiodesign.

Sannsynligvis vil ingen samle hjemme AVM og alle slags tillegg - differensierere. En veldig utbredt bruk av op-ampere i forsterkere, miksere, og akkurat når du reparerer diverse elektronisk utstyr, vil det kreve minst grunnleggende kunnskap om driftsforsterkere. Hva vil bli skrevet om i denne artikkelen.

Hvordan driftsforsterkere er indikert på elektriske kretser

Som alle radiodeler av driftsforsterkere er indikert på diagrammene ved bruk av UGO - konvensjonelle grafiske symboler. Betegnelser kan være veldig forskjellige, selv om de generelt sett betyr det samme. Ved første bekjentskap med kretsløp på driftsforsterkere oppstår det tvil, plutselig vil jeg gjøre noe galt, plutselig vil alt ganske enkelt brenne ut.

Hvis du ikke tar hensyn til den interne strukturen til driftsforsterkere, som forresten er ganske komplisert ved første øyekast (dette er tradisjonene for integrert elektronikk), utad ser operativene enkle og logiske ut. Den videre beskrivelsen vil angå bare de eksterne konklusjonene og bruken av dem i forskjellige ordninger.

En moderne driftsforsterker har vanligvis to innganger, en utgang og to utganger for tilkobling av strøm. Dette er det minste "gentlemanly" settet. I tillegg til konklusjonene ovenfor, kan det være konklusjoner for tilkobling av frekvenskorreksjonselementer, konklusjoner for balansering (nulljustering ved utgangen). Ulike UGO-er for driftsforsterkere er vist i figur 1. Vurder dem så detaljerte som mulig.

Figur 3

I figur 1a og 1b er tilfellene til driftsforsterkeren vist i form av en likebensetrekant. Ja, dette er ikke noe mer enn en mikrokretsveske. På venstre side er det to innganger: invertering (indikert med et minustegn eller en liten sirkel) og ikke-invertering (indikert med et plussmerke eller ganske enkelt tegnet uten en sirkel). Merk: Hvis kretsen tegnes i henhold til “regler for god tone”, er alle inngangene til venstre, og utgangene er til høyre for det aktuelle elementet.Hjelpekonklusjoner, for eksempel korreksjon, ernæring, kan lokaliseres som du vil.

Her, like i høyre hjørne av trekanten, er det en utgang med påskriften "Output", og terminalene for tilkobling av strømmen, ofte to polare, er vist over og under. For ikke å overbelaste, ikke tømme kretsens konklusjoner, strømforsyninger vises oftest ikke. Tiltredelsen deres er angitt ganske enkelt i merknadene til ordningen.

Tilfellet med driftsforsterkeren kan avbildes som et rektangel, som vist i figur 1c. Alle andre deler av denne figuren er de samme som for en trekantet sak.

Kapslinger for driftsforsterkere

Moderne halvlederteknologi har oppnådd slike fremskritt at antallet halvlederstrukturer i ett kabinett ganske enkelt ikke kan telles. Det er nok å minne om moderne mikroprosessorer, hvor mange transistorer som utgjør milliarder av stykker. Derfor er det til og med en veldig enkel sak å plassere flere driftsforsterkere som bare inneholder noen få dusin transistorer.

Figur 4

Plasseringen av terminalene til driftsforsterkere av forskjellige typer i de samme tilfellene er den samme, noe som gjør det veldig enkelt å bytte ut dem, spesielt i tilfeller der driftsforsterkerne er installert i kontakter - stikkontakter. Men samtidig kan operasjonsforsterkere av samme type lages i helt andre tilfeller. Denne variasjonen er påkrevd i massevis og storstilt produksjon hovedsakelig for bekvemmeligheten av å utvikle kretskort og hele utformingen av en elektronisk enhet.

Figur 3 viser driftsforsterkere laget i DIP8, DIP14 tilfellene.

 

Figur 5

Figur 4 viser en operasjonsforsterker av 4558-typen i et kapsling av SIP-8-typen - en åttestre kabinett med en rad.

Figur 6

For øyeblikket øker operasjonsforsterkere i SMD-kapslinger økende popularitet.

Figur 7

I den neste artikkelen vil vi vurdere den ideelle driftsforsterkeren, dens innganger og utganger, og noen grunnleggende egenskaper som er nyttige i prosessen med uavhengig utvikling og produksjon (les bare lodding på fritiden) av forskjellige ordninger "for sjelen". Og det er veldig bra hvis loddeprosessen blir byttet ut loddefrie brødbrettsom artikkelen allerede har vært om.

Fortsettelse av artikkelen:Den ideelle driftsforsterkeren

Boris Aladyshkin